Cara membuat Penjana Van de Graaff daripada paip PVC

Salah satu peranti voltan tinggi yang menarik ialah penjana Van de Graaff, peranti yang mencipta perbezaan potensi tinggi disebabkan oleh elektrifikasi pita dielektrik yang bergerak di sepanjang dua penggelek. Voltan maksimum berbeza-beza bergantung pada skala peranti, dan boleh berjulat daripada beberapa puluh kilovolt untuk penjana atas bangku kecil kepada berjuta-juta volt untuk peranti besar yang boleh digunakan untuk tujuan saintifik dan demonstrasi. Dengan bantuan penjana Van de Graaff, adalah mungkin untuk menjalankan banyak eksperimen yang menakjubkan, contohnya, memerhati betapa kecil konfeti terbang ke atas dari pengaruh daya elektrik atau rambut seseorang berdiri "di hujung" jika badan seseorang itu disambungkan dengan cara tertentu kepada celah percikan. Untuk memasang penjana, anda tidak memerlukan bahagian tertentu - semuanya boleh didapati di rumah atau dibeli di kedai perkakasan terdekat. Litar am penjana ditunjukkan di bawah.

Membuat Penjana Van de Graaff dengan tangan anda sendiri

Secara struktur, penjana adalah paip dengan pita dielektrik berputar di dalamnya. Dua penggelek, di bahagian atas dan bawah paip, memberikan ketegangan pita yang diperlukan; penggelek bawah juga merupakan pemacu dan disambungkan ke aci motor, yang akan memutar pita. Sfera logam besar dipasang di bahagian atas paip, yang akan berfungsi sebagai penumpuk cas. Bentuk sfera paling sesuai untuk tujuan ini, kerana ia tidak mempunyai sebarang tonjolan tajam, dan oleh itu cas akan terkumpul dengan paling cekap: tonjolan tajam boleh menyebabkan berlakunya pelepasan korona di mana cas terkumpul mengalir. Untuk membuat penjana rumah mudah, anda boleh menggunakan kuali besar sebagai sfera, memasangnya terbalik; tourniquet hemostatik dari farmasi sesuai sebagai pita; penggelek boleh dipotong, contohnya, dari kayu, busa polistirena, atau anda boleh membuka penggelek cat. Paip pembetung dengan diameter 10-11 cm adalah sempurna sebagai paip perumahan. Tali pinggang boleh digerakkan menggunakan pemutar skru jika ia mempunyai kelajuan tinggi, atau menggunakan pelbagai motor yang agak berkuasa daripada mainan atau model kawalan radio. Perhimpunan bermula dengan mencari komponen yang sesuai.

Apabila menggunakan paip pembetung dengan diameter 11 cm, ketinggian optimum struktur akan menjadi kira-kira 1 meter. Keseluruhan struktur akan dipasang pada dirian yang diperbuat daripada papan sekerap.

Sebagai motor untuk memutar tali pinggang, saya menggunakan unit pemacu dari helikopter kawalan radio, iaitu sepasang motor yang bersama-sama memutarkan gear besar, dengan itu membentuk kotak gear yang menurunkan kelajuan ke tahap yang dikehendaki dan meningkatkan tork. Gear yang didorong dipasang pada pin M4, yang melalui seluruh paip di bahagian bawah; pada masa akan datang, aci dengan penggelek akan dipasang padanya. Seperti yang ditunjukkan oleh amalan, satu motor helikopter sudah mencukupi - walaupun saiznya besar, motor tersebut mempunyai kuasa yang baik dan mudah memutar seluruh pita di dalam perumahan.

Motor ditekan dari atas dengan jalur logam, dan penjajaran semua gear telah ditetapkan. Adalah lebih baik untuk menggunakan sumber kuasa bateri yang tidak disambungkan dalam apa jua cara ke rangkaian, walaupun melalui pengasingan galvanik pengubah, untuk menghidupkan enjin dalam penjana Van de Graaff.

Gambar di atas menunjukkan roller bawah. Mereka berjaya mengukirnya daripada dua keping penebat penoplex, memberikannya bentuk tong. Sila ambil perhatian bahawa bentuknya hendaklah berbentuk tong, dengan penebalan licin sedikit di tengah - jika aci benar-benar licin, pita akan melompat dari semasa ke semasa. Bahan penggelek memainkan peranan penting dalam pembinaan penjana - bahagian bawah harus logam, dan bahagian atas harus plastik. Dalam kes ini, tidak perlu membuat aci bawah semua logam; cukup untuk menutupnya di atasnya dengan kerajang konduktif; kerajang ini juga mesti disambungkan secara elektrik ke aci di mana penggelek itu duduk.

Saya mengambil penggelek atas yang sedia dibuat daripada penggelek cat; ia sesuai dengan bentuk dan saiz dengan sempurna.Roller, sama dengan bahagian bawah, dipasang pada pin M4, yang dipasang di alur di bahagian atas paip, yang boleh dilihat dalam foto di bawah.

Tourniquet hemostatik dijual di hampir setiap farmasi; ia mempunyai sifat yang diperlukan untuk memindahkan caj, dan juga agak elastik. Tourniquet yang dibeli hendaklah dibasuh dari talc, dikeringkan, dan kemudian dipotong mengikut panjang yang diperlukan dengan margin kecil. Untuk menjadikan pita abah-abah menjadi bulatan tertutup, hujungnya hanya boleh dilekatkan dengan superglue dengan pertindihan 2-3 cm; kekuatan sambungan sedemikian ternyata lebih daripada cukup.

Bahagian seterusnya penjana adalah berus, di mana caj akan "digunakan" pada pita dan "mengalirkan" daripadanya ke dalam sfera logam atas. Saya mengesyorkan membuat berus daripada sekeping kabel berbilang teras, yang terdedah daripada penebat, digebu dan dipateri pada plat textolit. Anda harus membuat dua berus sedemikian, satu untuk roller bawah dan satu untuk yang atas. Berus bawah akan disambungkan ke roller bawah dan disambungkan ke tanah, dan berus atas akan disambungkan ke sfera logam. Foto di bawah menunjukkan berus yang telah siap.

Berus dipasang terus di sebelah penggelek di bahagian atas dan bawah; jarak dari pita ke hujung berus hendaklah sekecil mungkin, tetapi pita tidak boleh menyentuhnya. Di bawah anda boleh melihat berus yang dipasang di bahagian atas dan bawah, masing-masing.

Sekarang yang tinggal hanyalah membuat penyokong di mana sfera atas akan berdiri - dalam kes saya, analog yang lebih mudah didapati untuknya dalam bentuk kuali terbalik. Sekeping wayar yang menonjol di atas paras penyokong disambungkan ke berus; ia akan memastikan sentuhannya dengan sfera.

Di bahagian bawah struktur, menggunakan sekeping dawai yang sama, sentuhan antara aci, roller dan slot dipastikan dengan pembumian.Sila ambil perhatian bahawa pembumian yang baik diperlukan untuk penjana untuk beroperasi.

Sfera dipasang terakhir, dan penjana kini sedia untuk dimulakan. Apabila dihidupkan, perbezaan potensi akan berlaku antara tanah (roller bawah) dan sfera atas. Ia akan meningkat sehingga kerosakan elektrik berlaku di udara atau paip, atau sehingga kadar pertumbuhan cas melebihi kadar "penyaliran"nya daripada sfera akibat nyahcas korona. Kecekapan penjana sangat bergantung pada kelembapan udara - lebih lembap udara, lebih banyak kerugian akibat pelepasan korona, dan dengan itu, voltan yang lebih rendah dapat dicapai. Anda boleh meningkatkan kadar pembentukan cas dengan meningkatkan kelajuan putaran tali pinggang, manakala voltan maksimum penjana juga akan meningkat. Untuk melepaskan sfera, anda harus membawa objek logam yang dibumikan lebih dekat dengannya. Jika objek ini mempunyai tepi yang tajam, cas akan mengalir dengan lancar dalam bentuk pelepasan korona, yang hanya boleh dilihat dalam kegelapan sepenuhnya. Jika objek mempunyai garis halus, maka apabila ia menghampiri jarak tertentu ke sfera, kerosakan elektrik udara akan berlaku dengan bunyi dan kilat yang agak kuat. Apabila bereksperimen dengan penjana, anda harus berhati-hati, walaupun pada hakikatnya ia mempunyai kuasa yang sangat rendah, denyutan voltan ratusan kilovolt boleh menyebabkan kemudaratan kepada kesihatan.